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在核心设备上选用国际先进装置，在提高啤酒质量、降低生产成本方面相对现实的生产工艺具有较大优势。

Thedesignisanannualoutputof280000tonsof10°

alebeerfactorydesign,brewingmethodusing75%malt,25%rice,gelatinization,saccharification,afterboiling,filtering,cooling,fermentation.Thedesigncontentmainlyincludesmaterialbalancecalculation,equipmentselection,computerdesignofkeyequipment（pastepot）designcalculationandselectionandplantlayoutdesign,hasalsocarriedonthedesignofcomprehensiveutilizationofby-products.TwodoublemashDecoctionmashingmethodusingglycosylated,fermentationmethodadoptingbottomfermentationmethod.Thefouriscalculatedbythegrainconsumption,tonsofwine,148.64kg/Tbeer.

KeyWords:

beer;

materialbalancecalculation;

selectionofequipment

摘要…………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract……………………………………………………………………………Ⅱ

第1章绪论………………………………………………………………………….1

第2章设计概论……………………………………………………………….....3

2.1设计指导思想………………………………………………………….....3

2.2生产方法、工艺流程及工艺条件……………………………………....3

2.2.1生产方法……………………………………………………………..3

2.2.2工艺流程……………………………………………………………4

2.2.3工艺条件……………………………………………………………5

2.3原料来源及质量标准…………………………………………………….....9

2.3.1原辅料的来源及质量标准…………………………………………..9

2.3.2水质要求……………………………………………………………10

2.3.3产品质量标准………………………………………………………11

2.4环保措施……………………………………………………………………12

2.4.1污水处理的原则、方法和效果………………………………….12

2.4.2副产物综合利用……………………………………………………13

第3章工艺计算…………………………………………………………………...14

3.1计算依据……………………………………………………………….......14

3.2啤酒生产物料衡算……….......................................................................15

3.2.1100kg混合原料生产10°

淡色啤酒的物料衡算…………………15

3.2.2澄清冷却物料衡算...................……………………………………17

3.2.3发酵物料衡算...........................………………………………...…17

3.2.4成品啤酒计算...............................………………………………...18

3.2.5换算倍数计算..........................…………………………………....18

第4章设备设计计算和选型.............……………………………………………20

4.1麦芽暂贮箱设计计算……………………………………………………..20

4.2麦芽粉暂贮箱设计计算…………………………………………………..20

4.3玉米暂贮箱设计计算....…………………………………………………..20

4.4玉米粉暂贮箱设计计算…………………………………………………..21

4.5麦芽粉碎机设计计算……………………………………………………21

4.6玉米粉碎机设计计算……………………………………………………21

4.7糖化锅设计计算…………………………………………………………22

4.8过滤槽设计计算…………………………………………………………23

4.9煮沸锅设计计算…………………………………………………………24

4.10漩涡沉淀槽设计计算……………………………………………………26

4.11薄板冷却器设计计算……………………………………………………27

4.12锥形发酵罐设计计算……………………………………………………30

4.13硅藻土过滤机设计计算…………………………………………………32

4.14清酒罐设计计算…………………………………………………………32

4.15过冷却器设计计算………………………………………………………32

第5章重点设备-糊化锅设计计算……………………………………………….34

第6章车间平面布置设计………………………………………………………45

6.1设计依据…………………………………………………………………45

6.2车间布置原则……………………………………………………………45

6.3车间布置具体内容………………………………………………………46

6.4车间布置…………………………………………………………………47

6.4.1确定设备布置形式及有关参数…………………………………47

6.4.2实行定置管理……………………………………………………47

参考文献…………………………………………………………………………….48

结束语………………………………………………………………………………49

第1章绪论

啤酒生产的历史

啤酒最早出现于公元前3000年左右，于古埃及和美索不达米亚（今伊拉克）地区。

这一历史事实可以在王墓的墓壁上得以证实。

史料记载，当时啤酒的制作只是将发芽的大麦制成面包，在将面包磨碎，置于敞口的缸中，让空气中的酵母菌进入缸中进行发酵，制成原始啤酒。

由于谷物的残渣及杂菌污染，酒的味道可想而知。

公元6世纪，啤酒的制作方法由埃及经北非、伊比利亚半岛、法国传入德国。

那时啤酒的制作主要在教堂中进行。

为了保证啤酒质量，防止由乳酸菌引起的酸味，要求酿造啤酒的器具必须保持清洁。

公元11世纪，啤酒花由斯拉夫人用于啤酒。

1516年，由巴伐利亚领邦的威廉四世提出世界著名的“啤酒纯粹法”。

1480年，以德国南部为中心，发展出了下面发酵法，啤酒质量有了大幅提高，啤酒制造业空前发展。

1800年时期，随着蒸汽机的发明，啤酒生产中大部分实现了机械化，生产量得到了提高，质量比较稳定，价格较便宜。

1830年左右，德国的啤酒技术人员分布到了欧洲各地，将啤酒工艺传播到全世界。

中国的啤酒工业主要经历了以下四个阶段：

第一阶段：

从1953年到1962年，是啤酒工业的调整和发展阶段，新建了一批新的啤酒厂，啤酒年产量的平均增长速度为38.2%。

1963年至1972年，速度虽有所放慢，但啤酒产量仍增长1.4倍。

到1978年，中国的啤酒年产量达到40万吨。

在这一阶段，在啤酒科学研究，教育，人才培养等方面的工作为啤酒工业的今后的发展打下了基础.。

第二阶段：

1979年后，啤酒生产全面发展。

全国除西藏外，各省、市、自治区都建立了啤酒厂，全国除轻工系统外，其他部们如商业、农业、机械、国防、冶金等都建立了啤酒厂。

一些啤酒厂的规模也越来越大.如在1980年，中国共生产啤酒68.8万吨.。

第三阶段：

在这一阶段，中国的啤酒工业高速发展，其主要特点是扩建和新建的啤酒厂如雨后春笋，啤酒生产规模也逐步扩大，在有的省份，几乎每个县市都有啤酒厂。

据1987年的统计，在浙江省就有啤酒厂104个。

由于实行改革开放政策，从国外引进技术，装备，人才，加快了啤酒工业的发展.如从国外引进了啤酒生产线，尤其是啤酒灌装线。

产量翻番的时间缩短，如1982年，全国啤酒产量为117万吨，到1985年，啤酒产量就达到310.4万吨。

1988年，啤酒产量又翻了一番，达到654万吨。

第四阶段：

这一阶段可说是中国的啤酒工业进入了旺盛的成熟期，一方面，啤酒工业继续以高速度发展，在高速发展的同时，开始对啤酒的质量，啤酒工业的经济效益更加重视，啤酒工业的规模按照国际上的惯例，开始向大型化，集团化方向发展.一些中小型啤酒厂被大型啤酒厂兼并。

第2章设计概论

2.1设计指导思想

（1）.在工艺上的选择和设备的选用上为确保工艺稳定、可靠和产品质量，部分采用传统式，同时进行改革新改造，引进一部分国外较先进的技术和设备。

（2）.设计中考虑尽量降低操作费用及啤酒的单耗量，使其具有上马快、收效大的特点。

（3）.设计考虑到啤酒厂今后的发展趋势（如增加品种、扩大产量等），在建筑和平面布置上及设备选取上，都留有适当的余地，同时又不至于造成现有设备、场地的太大浪费。

（4）.设计考虑到工人劳动条件的改善及劳动强度的降低，采用一些新工艺、新设备，同时又确保啤酒质量。

（5）.考虑到啤酒厂的环境，进行污水处理、CO2回收等综合利用，不但改善环境污染，同时增加工厂的收入。

（6）.设计采用部分自动化仪表控制，使本厂在机械化、自动化水平上与国外先进水平差距缩短。

2.2生产方法、工艺流程及工艺条件

2.2.1生产方法

双醪二次煮出糖化法[2]

糖化锅糊化锅

麦芽粉玉米粉

50~52℃（30~120min）45℃（20min）

10min

65~68℃（30~120min）兑醪70℃（20min）

碘液反应完全15min

取部分醪液

煮沸

76~78℃（10min）兑醪65~68

℃

煮沸（5~10min）

图2-1双醪二次煮出糖化法示意图

2.2.2工艺流程[2]

原大麦→粗选→精选→分级→浸渍→发芽→干燥→除根→贮藏→成品麦芽→

粉碎→糖化→过滤→煮沸→回旋沉淀→冷却→发酵→过滤→包装→成品

↑↑↑↑

糊化酒花充氧酵母

↑

粉碎

辅料玉米

图2-2糖化工艺流程示意图

2.2.3工艺条件

（1）麦芽制备

大麦发芽的主要目的：

胚乳细胞壁的部分或全部降解，是干燥后的麦芽变得疏松，更易粉碎，内溶物质更容易溶出。

麦芽的制造主要分为四个阶段：

①精选后的大麦浸泡在水中，使大麦吸收水分含量达到43%~45%，此阶段称为浸麦。

②然后在人工控制的条件（温度：

14~18℃，不超过20℃；

浸麦度：

A、浅色麦芽：

43%~45%；

B、深色麦芽：

45%~48%；

浸麦时间：

60~80h）下进行发芽，利用发芽过程中形成的酶系，使大麦的内溶物质进行分解，变为麦芽。

③发芽完毕的成为绿麦芽，利用热空气进行干燥。

干燥的主要目的：

使绿麦芽停止生长和酶的分解作用，除区多余的水分，防止腐烂，便于运输。

使根部干燥便于初去，增加麦芽的色，香，味。

④然后经过机械原理将麦芽的根除去。

（2）麦芽的粉碎

①目的：

增大表面积，利于酶的作用；

②要求：

麦芽：

麦皮破而不碎，内容物越细越好，既利于反应速度，又利于过滤速度；

③方法：

湿法粉碎，50℃水泡10~20min，使水分含量达28%~32%后粉碎。

本设计采用湿法粉碎。

（3）糖化

糖化是麦芽内含物在酶的作用下继续溶解和分解的过程。

①糊化——糊化锅

先加一部分水（50℃左右进料）→加玉米粉→升温至73℃保温50min（使α淀粉酶充分作用）→再升温至93℃保温20min（淀粉充分糊化提高浸出率）→再升温至100℃保温10min（使酶钝化）；

注：

打料（玉米粉进锅）：

加磷酸或乳酸pH在6.0~6.5左右加氯化钙；

加磷酸目的：

调pH；

满足微生物生长需要；

缓冲作用；

加氯化钙目的：

稳定剂；

除去草酸根；

增酸；

麦芽不需要糊化：

由于制麦过程中细胞壁已经被半纤维素酶水解成网状结构，内容物流出，易受酶的作用。

②糖化——糖化锅

糖化方法——双醪二次煮出糖化法。

（4）过滤

糖化结束后必须将糖化醪近快的进行固液分离，即过率，从而得到清亮的麦汁，固体部分称为麦糟，是啤酒厂的主要副产物之一，液体部分为麦汁，是啤酒酵母发酵的机制。

糖化醪过滤是以大麦皮壳为自然滤层，采用重力过滤器——过滤槽将麦汁分离。

分离麦汁的过程分两步，第一步是将糖化醪中的麦汁分离，这部分麦汁称为头号麦汁或第一麦汁，这个过程称为头号麦汁过滤。

第二步是将残留在麦糟中的麦汁用热水洗出，洗出的麦汁称为洗糟麦汁或第二麦汁，这个过程称为洗糟。

短时间内，将糖化醪中可溶性物质与麦糟分开，以免影响麦汁的色香味得到澄清的麦汁；

②方法：

铺好滤板，加预置水没过筛板即可（A.排除筛板与槽底间空气，防止氧化；

B.防止下料时麦糟堵塞筛板）76~78℃热水或上一批的残糖水打入糖化醪，静置20~30min回流过滤，洗糟（76~78℃，pH5.4~5.6）三次洗糟，三次洗糟水和头号麦汁放入麦汁暂存罐，多次洗糟水放入残糖罐；

③影响过滤速度的因素主要有以下几点：

β-葡聚糖含量高，粘度大，过滤速度慢；

醪液浓度大，过滤速度慢；

粉碎度，湿法粉碎麦汁过滤速度快；

醪液温度影响，麦汁主要含糖，糖的粘度与温度成反比，故要进行保温过滤；

麦汁pH为5.5时过滤速度最快；

注意：

①关闭排糟孔；

②进行回流，回流时间无限制澄清为止；

③调整耕刀的高度，不要破坏麦糟层，尽可能多的回收麦汁，及头号麦汁；

④过滤时间不超过一个小时。

（5）煮沸和酒花添加

①煮沸：

过滤后的麦汁10min打完，打料时加磷酸或乳酸和氯化钙，PH4.9~5.0，煮沸从98.5℃开始计时，煮沸100℃，70~80min，常压煮沸；

煮沸强度（每小时蒸发出水分的百分率）：

8~10％

②酒花添加

采用青岛大花；

添加量：

一般是原料量的0.2%；

添加原则：

先苦后香，先陈后新；

添加方法：

分三次添加Ⅰ第一次，初沸5~15min，5~10%单宁沉淀蛋白质防止起泡；

Ⅱ第二次，25~45min55~60%α-酸→异α-酸提供口味；

Ⅲ第三次，结束前5~10min30~40%酒花油赋予香味

煮沸时三次测麦汁浓度：

Ⅰ满锅时满锅浓度；

Ⅱ煮沸30min时；

Ⅲ结束时。

（6）回旋沉淀槽

①煮沸后的麦汁切线进入回旋沉淀槽，进料高度为液面高度的三分之一，速度为7~11m/s槽内回旋20min，静置20min共计40min；

②出料3根管上排-液面三分之一为主要出口；

中排-液面十分之一；

下排-槽底；

③打料时在槽内加酒花。

排热凝固物和酒花糟，（要求:

温度恒定，无菌）当所有麦汁放完后，打开下排料管，排出剩余麦汁，放残糖后，由槽上部小球加入80~85℃的水，把热凝固物打散，打开下排管，将凝固物和酒花糟放入残糖罐，下批次第一次洗糟时加入。

（7）麦汁冷却澄清

降温，是温度适合发酵需要；

麦汁吸收一定的氧气，促进酵母繁殖；

析出并分离冷凝固物，改善发酵条件；

温度恒定，无菌；

③冷却介质:

27℃的冰水或-5~8℃的酒精；

④冷却后麦汁8~9℃。

五批麦汁满一个发酵罐，前四批充入氧气。

（8）发酵

①啤酒酵母选择原则[3]：

符合啤酒发酵的类型；

发酵速度快，强度大，能缩短发酵周期，提高发酵度；

还原双乙酰能力要强，使酿出的酒味道适口泡沫稳定；

凝聚性要强，使酒液澄清，便于回收酵母；

②主发酵过程控制：

温度控制：

控制不同的发酵温度有各自的优点，采用低温发酵，酵母在发酵过程中产生的副产物较少，使啤酒口味较好，泡沫状况良好，但发酵时间长；

采用高温发酵，酵母发酵速度较快，发酵时间短，设备利用率高，啤酒口味较差；

浓度控制：

麦汁浓度的变化受发酵温度和发酵时间影响。

发酵旺盛，降糖速度快，则可适当降低发酵温度和缩短最高温度的保持时间，反之则适当提高发酵温度或延长最高温度的保持时间；

发酵时间的控制：

发酵时间主要取决于发酵温度的变化。

发酵温度高，发酵时间短；

发酵温度低，发酵时间长。

（9）过滤

要求：

酒和二氧化碳的损失少，不吸氧，不污染，不影响酒的风味，产量大，质量高。

（10）包装

①严格无菌要求，包装后符合卫生标准。

②包装过程中尽量减少二氧化碳损失，保证口味和泡沫性能。

③包装过程中，避免与空气接触，防止因氧化作用影响啤酒的风味、稳定性和非生物稳定性。

2.3原料材料的来源及标准

2.3.1原辅料的来源及质量标准

（1）酿造用大麦的质量要求[4]

外观：

具有光泽，呈淡黄色；

有新鲜的麦秆香味，口咬有淀粉味并略带甜味；

品种，种植区，收获年份，蛋白质含量和水分含量等参数应保持一致；

不应或很少含有杂物；

颗粒大而饱满，短而粗的颗粒含皮壳少，蛋白质含量较低，浸出物高。

（2）物理检验：

①千粒重35~45g；

②麦粒均匀度，腹径2.5mm以上的麦粒占85%的为一级大麦，腹径2.2~2.5mm的为二级大麦，一级大麦和二级大麦均可用于酿酒原料；

③胚乳状态，胚乳断面为粉白色的粉质粒，淀粉含量高，吸水性好，易于分解，胚乳断面为玻璃状或半玻璃状，吸水性差，淀粉不易分解；

④发芽力和发芽率，发芽力是指3天内发芽的百分数，要求不低于90%发芽率是指5天内发芽的百分数，要求不低于95%；

（3）化学组成：

①水分含量：

要求大麦水分含量在13%以下，否则难以贮存；

②浸出物质量分数一般要求为72~80%以上，与淀粉质量分数相差约14.7%；

③碳水化合物：

淀粉：

58%~63%；

纤维素：

3.5%~7.6%；

半纤维素和麦胶物质：

10%~11%；

④蛋白质质量分数一般要求9~12%辅料用量多时达13%；

⑤脂肪：

占大麦干物质重的2%~3%；

⑥磷酸盐：

占大麦干物质重的0.9%；

⑦无机盐：

P、S、Mg、K、Ca占大麦干物质重的2.5%~3.5%；

⑧维生素：

要富含；

⑨多酚物质：

占大麦干物质重的0.1%~0.3%。

（2）辅料（玉米）

淀粉含量高、蛋白质含量低、不含β-球蛋白、戊聚糖含量高、黏度大对泡沫有好处、脂肪含量少。

（3）啤酒花

水分含量：

8~12%；

纤维素、木质素含量35~40%；

粗蛋白：

13~16%；

灰分：

7~19%；

多酚物质：

4~7%；

酒花油：

0.3~0.5%；

总树脂14~18%（α-酸：

2~9%；

β-组分：

6~8%；

Υ-树脂：

2~3%）

2.3.2水质要求

水是啤酒酿造非常重要的原料，按用途可将啤酒厂用水分为多种，每种水用途不同，要求也不一样，但必须达到酿造用水质量要求。

（1）颜色与透明度

要求酿造用水无色透明，无悬浮物，无沉淀物。

否则将影响麦汁的透明度，啤酒容易混浊沉淀。

（2）气味和口味

将水加热到20~50℃时，用口尝应有清爽的感觉，气味和口味都是中性的，无异味，无异臭，如有咸味，苦味，涩味则不能采用。

（3）总溶解盐类

总溶解盐类应在150~200mg/L之间，含盐过高会导致酿造的啤酒口味粗糙，苦涩。

（4）pH值

应在6.8~7.2之间，偏酸或偏碱都会造成糖化困难，使啤酒口味不佳。

（5）有机物

以高锰酸钾耗氧量来计算，有机物的含量应该在3mg/L以下，若超过10mg/L说明水已经被严重污染。

（6）总硬度

2.85mmol/L以下

（7）铁盐（以Fe计）

水中铁含量应在0.3mg/L以下，若铁含量超过0.5mg/L，麦汁中的单宁与铁反应，使麦汁色泽变黑，并使成品啤酒中带有不愉快的铁腥味，还会影响酵母的生长繁殖和正常发酵。

（8）铵盐

水中不应有铵盐存在，有铵盐存在说明水不清洁，以不超过0.05mg/L为限。

（9）硝酸盐（以NO3-计）

硝酸盐含量不应超过5mg/L，亚硝酸盐不得超过0.05mg/L，过高会影响酵母的生长繁殖和啤酒的口味。

（10）氯化物（以Cl-计）